Schwingkreise und Filter Michael Funke – DL4EAX

Verlustfreier Schwingkreis Gibt es nicht, eignet sich aber gut dazu in das Thema einzusteigen.

Verlustfreier Schwingkreis Wie wir schon gelernt haben, sind Kondensatoren und Spulen in der Lage Energie zu speichern. Der Kondensator tut dieses in einem elektrischen Feld und die Spule in einem magnetischen Feld. Beiden gemeinsam ist, dass diese Feldenergie bei der Entladung wieder in elektrische Energie umgewandelt wird.

Verlustfreier Schwingkreis Schaltet man einen Kondensator und eine Spule zusammen, pendelt die Energie zwischen den Bauteilen hin und her. Die Frequenz des Pendelns ist abhängig von der Größe der Bauteile. Betrachtet man das idealisiert, ist es egal ob die Bauteile in Reihe oder parallel geschaltet sind. Bildquelle Saure 22:58, 23. Apr. 2009 (CEST) - Eigenes Werk, Gemeinfrei https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=12631391 Bildquelle Saure 22:59, 23. Apr. 2009 (CEST) - Eigenes Werk, Gemeinfrei https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=12631376

Verlustfreier Schwingkreis Verlustlose Bauteile vorausgesetzt, laden sich Kondensator und Spule gegenseitig auf und es entsteht eine ungedämpfte Schwingung. Bildquelle: X3ntar in der Wikipedia auf Deutsch - Übertragen aus de.wikipedia nach Commons durch Wdwd mithilfe des CommonsHelper., Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=12421143

Resonanzfrequenz

Resonanzfrequenz Jeder Schwingkreis hat eine Eigenresonanzfrequenz, sie wird durch den Wert der Spule und des Kondensators bestimmt. Der induktive Blindwiderstand einer Spule wird mit steigender Frequenz immer höher, während er beim Kondensator mit steigender Frequenz immer kleiner wird. Es muss also eine Frequenz geben, bei der die Blindwiderstände von Spule und Kondensator exakt gleich groß sind - und das ist die Resonanzfrequenz.

Resonanzfrequenz Sie berechnet sich nach der „Thomsonschen Schwingungsgleichung“: 𝒇𝟎= 𝟏 𝟐 ∙ 𝝅 ∙ 𝑳 ∙𝑪 Wir sehen, dass L und C unter dem Bruchstrich stehen. Je kleiner also L und C werden, desto höher wird die Frequenz.

Realer Schwingkreis

Realer Schwingkreis Ein Schwingkreis hat in der Spule und im Kondensator immer Verluste. Den ohmschen Widerstand der Spulenwicklung (wichtig) und dielektrische Verluste im Kondensator (zu vernachlässigen). Ersatzschaltbild:

Impedanzverlauf

Impedanzverlauf im Parallelschwingkreis Bei idealen Bauelementen wäre der Resonanzwiderstand unendlich hoch, die Verlustwiderstände senken aber den Wert des Resonanzwiderstandes. Bildquelle: Von Unbekannt - selbst vektorisiert, Vorlage: Bitmap von Benutzer:Haut, Gemeinfrei https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=26034048

Impedanzverlauf im Serienschwingkreis Der Resonanzwiderstand wäre bei idealen Bauelementen null, die Verlustwiderstände bzw. ein ohmscher Widerstand heben den Resonanzwiderstand jedoch an. Bildquelle: Von Unbekannt - Eigenes Werk (Originaltext: selbst vektorisiert, Vorlage: Bitmap von Benutzer:Haut), Gemeinfrei https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=24999848

Anwendung

Sperrkreis Bei Resonanz ist die Impedanz des Parallelschwingkreises hoch und somit wird diese Frequenz gesperrt.

Saugkreis Bei Resonanz ist die Impedanz des Serienschwingkreises niedrig und somit wird das Signal auf dieser Frequenz gegen Masse abgesaugt.

Tiefpass Wir erinnern uns: Je höher die Frequenz am Kondensator, desto niedriger wird der kapazitive Blindwiderstand XC. Also werden in obiger Schaltung hohe Frequenzen gegen Masse abgeleitet und tiefe Frequenzen können passieren.

Hochpass Wir erinnern uns: Je höher die Frequenz, desto höher wird der induktive Blindwiderstand XL. Also werden in obiger Schaltung tiefe Frequenzen gegen Masse abgeleitet und hohe Frequenzen können passieren.

Gibt es Fragen Bildquelle: Xiong in der Wikipedia auf Englisch Later versions were uploaded by Andrew pmk at en.wikipedia Übertragen aus en.wikipedia nach Commons., CC BY-SA 3.0 https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2208672

Initiales Autorenteam: Michael Funke - DL4EAX Carmen Weber - DM4EAX Änderungen durch: Hier bitte Ihren Namen eintragen, wenn Sie Änderungen vorgenommen haben. Sie dürfen: Teilen: Das Material in jedwedem Format oder Medium vervielfältigen und weiterverbreiten. Bearbeiten: Das Material verändern und darauf aufbauen. Unter folgenden Bedingungen: Namensnennung: Sie müssen angemessene Urheber- und Rechteangaben machen, einen Link zur Lizenz beifügen und angeben, ob Änderungen vorgenommen wurden. Diese Angaben dürfen in jeder angemessenen Art und Weise gemacht werden, allerdings nicht so, dass der Eindruck entsteht, der Lizenzgeber unterstütze gerade Sie oder Ihre Nutzung besonders. Nicht kommerziell: Sie dürfen das Material nicht für kommerzielle Zwecke nutzen. Weitergabe unter gleichen Bedingungen: Wenn Sie das Material verändern oder anderweitig direkt darauf aufbauen, dürfen Sie Ihre Beiträge nur unter derselben Lizenz wie das Original verbreiten. Der Lizenzgeber kann diese Freiheiten nicht widerrufen solange Sie sich an die Lizenzbedingungen halten. Details: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/de/